小型飛行機器人能夠將物體拉到重量的40倍

來自EPFL和斯坦福大學的研究人員開發了一種小型無人機，可以在強大的絞車，壁虎粘合劑和微型松樹的幫助下著陸然后移動重量為40倍的物體。

閉門只是眾多障礙之一，不再對洛桑聯邦理工學院(EPFL)和斯坦福大學聯合開發的小型飛行機器人構成障礙。這些機器人配備了先進的抓握技術 - 靈感來自壁虎和昆蟲腳 - 并能夠與周圍的世界互動，它們可以協同工作，套上門把手，拉開門。

這些FlyCroTugs - 飛行，微型，牽引機器人 - 來自EPFL工程學院NCCR機器人總監Dario Floreano和斯坦福大學工程學院Fletcher Jones主席Mark Cutkosky所經營的實驗室。

FlyCroTugs是微型飛行器，研究人員對其進行了修改，以便使用壁虎粘合劑和微型彈片將自己固定在各種表面上。由于這些機制，FlyCroTugs可以拉動重量超過40倍的物體，例如門把手，或者在救援場景中，相機和水瓶。其他研究人員生產的類似車輛只能拉動重量的兩倍。

斯坦福大學的研究生馬修埃斯特拉達說：“當你是一個小型機器人時，這個世界充滿了巨大的障礙。” 埃斯特拉達在弗洛里諾的弗洛里亞諾智能系統實驗室(LIS)參與了這個項目，并且是科學機器人研究論文的主要作者。“通過結合我們車輛的空氣動力和連接機構產生的互動力，我們能夠提出一些非常靈活，非常強大且非常小的東西。”

研究人員指出，FlyCroTugs由于尺寸大小，可以安全地穿越狹窄的空間并且非常靠近人。這使他們成為搜救任務的理想人選。通過在拖拽時緊緊抓住表面，微型機器人可能會移動碎片或定位相機以評估危險情況。

從大自然中汲取靈感

FlyCroTugs受大自然的啟發。當研究人員開始研究一種速度快，體積小，機動性強且能夠移動大負荷的飛行器時，他們首先研究了黃蜂。

“黃蜂迅速飛向一塊食物，如果它太重而無法攜帶，它們會將它拖到地上。這一觀察結果是我們的方法的起源，“該論文的共同作者Cutkosky說。

通過分析黃蜂如何捕獲和運輸獵物的研究，研究人員能夠確定飛行相關肌肉與總質量的比率，確定黃蜂是否攜帶獵物或拖拽它。黃蜂還激勵他們根據FlyCroTugs降落的位置開發各種附件選項。對于光滑的表面，機器人有壁虎夾持器，一種非粘性粘合劑，模仿壁虎復雜的腳趾結構。它們通過在粘合劑和表面之間產生分子間力來堅持。

對于粗糙的表面，這些機器人配備了32個微型松針，一系列魚鉤狀金屬釘，可以單獨鎖定在表面的小凹坑上。為了牽引有效載荷，每個FlyCroTug都有一個絞盤，帶有電纜和微型滑板或壁虎夾持器。這是它唯一的固定功能; 其余的都是高度可修改的。根據預期的著陸表面，夾具的位置可以移動，研究人員可以添加部件 - 例如輪子 - 用于地面運動。將所有這些功能包裝在重量僅為幾盎司的小型飛行器上并不容易。

“人們傾向于認為無人機是飛行和觀察世界的機器。但是飛蟲還可以做許多其他事情，例如散步，攀爬，抓取和建造。社會昆蟲甚至可以一起工作并結合他們的力量，“該研究的主要高級作者弗洛雷諾說。“通過我們的研究，我們發現小型無人機能夠將自己固定在周圍的表面并與其他無人機配合。這使他們能夠執行通常分配給人形機器人或大型機器的任務。“

與世界互動

根據Cutkosky的說法，當無人機和其他小型飛行機器人風靡一時時，FlyCroTugs - 具有棲息，攀爬，推拉的能力 - 真正脫穎而出。使用兩個FlyCroTugs，研究人員能夠打開一扇門。他們還讓其中一人將一臺攝像機拖到了搖搖欲墜的建筑物的頂部，以便進入室內。接下來，他們希望能夠實現自動控制和同時飛行多輛車的物流。